Simscape Fluids

Modéliser et simuler des systèmes fluides

 

Simscape Fluids™ (anciennement SimHydraulics®) contient des bibliothèques de composants permettant de modéliser et de simuler des systèmes fluides. Vous y trouverez des modèles de pompes hydrauliques, de valves, d'actionneurs, de pipelines et d'échangeurs de chaleur. Vous pouvez utiliser ces composants pour développer des systèmes de transmission de puissance hydraulique présents par exemple dans les engins de chantier, les directions assistées ou encore les trains d'atterrissage. Simscape Fluids vous permet également de développer des systèmes de refroidissement de moteurs, de lubrification de boîtes de vitesses et d'alimentation en carburant. Vous pouvez intégrer des systèmes mécaniques, électriques, thermiques et d'autres systèmes physiques dans votre modèle à l'aide de composants provenant de la famille de produits Simscape™.

Simscape Fluids permet de développer des systèmes de contrôle et donc de tester les performances du système complet. Vous pouvez créer des modèles de composants personnalisés à l'aide du langage Simscape basé sur MATLAB®, ce dernier permet la création de composants, de domaines et de bibliothèques de modélisation physique. Vous pouvez paramétrer vos modèles à l'aide de variables et d'expressions MATLAB, mais aussi concevoir des systèmes de contrôle pour vos systèmes hydrauliques dans Simulink®. Simscape Fluids supporte la génération de code C et permet ainsi le déploiement de vos modèles vers d'autres environnements de simulation, notamment les systèmes hardware-in-the-loop (HIL).

En savoir plus :

Transmission de puissance hydraulique

Modélisez des engins de chantier, des machines de production, des sous-systèmes de véhicules automobiles ou aéronautiques.

Modéliser des systèmes de transmission de puissance hydraulique

Assemblez rapidement des modèles de systèmes de commande hydrauliques et pneumatiques et comparez les performances par rapport à vos exigences système. Créez des modèles personnalisés de vannes, de pompes et de moteurs. Ajoutez des effets non linéaires ou simplifiez vos modèles pour effectuer une simulation en temps réel.

Système de commande contrôlé par deux vannes directionnelles 5 voies à 3 positions.

Évaluer les effets thermiques

Modélisez l’évolution des propriétés des fluides en fonction de la pression et de la température. Raccordez les systèmes hydrauliques ou pneumatiques à un réseau thermique pour modéliser l'échange de chaleur entre les composants et l'environnement. Évaluez l'effet de la température sur les performances des composants et au niveau du système complet.

Actionneur à double effet modélisé sous forme de vérins différentiels.

Concevoir des algorithmes de contrôle

Modélisez la logique nécessaire pour contrôler les systèmes hydrauliques et pneumatiques (pompes, vannes, etc.). Utilisez les techniques de réglage automatique de contrôleur pour optimiser les performances de vos systèmes en boucle fermée. Identifiez les gains des contrôleurs qui permettent d'atteindre les objectifs de robustesse et de temps de réponse.

Modèle d'une machine-outil hydraulique pour le perçage de précision et l'alésage.

Chauffage et refroidissement

Modélisez des systèmes de gestion thermique pour les batteries, les véhicules, les bâtiments et d'autres applications industrielles.

Évaluer l’architecture système

Assemblez rapidement des échangeurs de chaleur, des évaporateurs et des pompes pour modéliser vos systèmes thermiques. Intégrez une logique de contrôle et comparez les performances simulées aux exigences système. Automatisez les tests dans des conditions de fonctionnement normales et anormales, comme des températures extrêmes ou des défaillances de composants.

Modèle d’une batterie et de son circuit de refroidissement.

Dimensionner des composants

Déterminez les caractéristiques de vos tuyaux, de vos pompes et de vos échangeurs pour atteindre vos objectifs de performance système en simulation. Retracez les exigences du système jusqu’aux composants et spécifiez les pertes de charge ou encore la consommation énergétique. Identifiez un ensemble de composants optimal pour maximiser l'efficacité énergétique.

Modèle d'un cycle de réfrigération par évaporation et compression dans lequel la phase d'augmentation de la pression s'effectue dans la région des fluides supercritiques.

Concevoir des algorithmes de contrôle

Modélisez la logique de contrôle de vos systèmes de chauffage et de climatisation afin de sélectionner le mode de fonctionnement idéal. Utilisez les techniques de réglage automatique de contrôleur pour maximiser l'efficacité énergétique. Trouvez les gains des contrôleurs qui permettent d'atteindre les objectifs de robustesse et de temps de réponse.

Modèle de système de chauffage et de climatisation d'un véhicule avec ventilateur, évaporateur, et chauffage.

Transport de fluides

Modélisez le transport de fluides : circuit carburant en aéronautique, réseaux d'alimentation en eau, lubrification de machines et de nombreux autres systèmes industriels.

Évaluer des architectures systèmes

Assemblez rapidement des conduites, des pompes et des réservoirs pour du transport de fluides. Intégrez la logique de contrôle et comparez les performances simulées aux exigences système. Automatisez les tests dans les conditions de fonctionnement prévues, ainsi que dans des scénarios de débits très élevés, de pressions extrêmes et de défaillances de composants.

Modèle de réservoir de carburant d'un avion incluant les groupes pompe.

Dimensionner des composants

Déterminez les caractéristiques des pompes, des réservoirs et des conduites pour atteindre vos objectifs de performance système en simulation. Retracez les exigences du système jusqu’aux composants et spécifiez les pertes de charge ou encore la consommation énergétique. Identifiez un ensemble de composants optimal pour maximiser l'efficacité énergétique.

Modèle d'un système d'alimentation en eau avec plusieurs stations de pompage.

Concevoir des algorithmes de contrôle

Modélisez la logique d’activation de vos pompes et de vos valves. Utilisez des techniques de réglage automatique de contrôleur pour atteindre vos objectifs de régulation de débits ou de niveaux de remplissage. Identifiez les gains des contrôleurs qui permettent d'atteindre les objectifs de robustesse et de temps de réponse.

Modèle d'un circuit de refroidissement dans lequel la température du système est régulée par le thermostat.

Maintenance prédictive

Minimisez les pertes, les temps d'arrêt et les coûts en créant des algorithmes pour prévoir les défaillances de composants.

Créer des systèmes fiables

Spécifiez des critères de défaillance pour les composants, notamment des conditions basées sur le temps, la pression ou la température. Modélisez les composants défectueux, comme un joint qui fuit ou des orifices obstrués. Configurez automatiquement les modèles pour valider efficacement vos systèmes dans des scénarios dysfonctionnels.

Modèle de pompe présentant des défauts de fuite, d'obstructions et de défaillances de roulement.

Entraîner des algorithmes de Machine Learning

Générez des données pour entraîner vos algorithmes de maintenance prédictive. Validez ces algorithmes au moyen de tests virtuels incluant des scénarios courants mais aussi d’autres plus atypiques. Réduisez les temps d'arrêt et les coûts en veillant à ce que l'entretien soit effectué aux intervalles appropriés.

Modèle de pompe hydraulique à piston axial avec ses cinq pistons.

Optimiser le rendement énergétique

Calculez la puissance consommée par les composants hydrauliques et pneumatiques. Vérifiez que les composants sont exploités dans leurs plages de fonctionnement nominales. Simulez automatiquement des événements spécifiques, des jeux de scénarios de test et analysez les résultats dans MATLAB.

Modèle d'un système de turbine à vapeur basé sur le cycle de Rankine.

Test virtuel

Vérifiez le comportement du système dans des conditions difficilement reproductible avec des prototypes physiques.

Tester davantage de scénarios

Utilisez MATLAB afin de configurer automatiquement votre modèle en choisissant parmi plusieurs versions de vos composants, en définissant les conditions environnementales ou encore en construisant vos plans d’expérience. Exécutez des séries de tests ou des analyses de sensibilité sur une station de travail multicœurs ou sur un cluster d’ordinateurs en tirant le meilleur parti de la parallélisation.

Modèle d'un système de commande de moulage par injection.

Anticiper l’évolution de votre système

Importez les propriétés de fluides depuis des bases de données et intégrez des effets physiques tels que la condensation ou l'évaporation. Adaptez automatiquement le paramétrage du modèle en fonction de données mesurées. Contrôlez les paramètres des solveurs dans Simulink pour garantir des résultats précis.

Modèle d'une transmission hydrostatique avec une pompe à cylindrée variable et un moteur hydraulique à cylindrée fixe.

Automatiser les analyses

Testez vos architectures dans de nombreux scénarios pour évaluer l'efficacité du système. Calculez les FFT pour analyser les oscillations de pression dans votre circuit. Utilisez MATLAB pour automatiser les simulations et le post-traitement des résultats.

Modèle d'un système de lubrification alimenté par une pompe centrifuge.

Déploiement de modèle

Utilisez des modèles durant l'ensemble du processus de développement, notamment lors du test de contrôleurs embarqués.

Tester sans prototype

Convertissez votre modèle Simscape Fluids en code C pour tester les algorithmes de contrôle embarqués à l'aide de systèmes HIL (hardware-in-the-loop) sur dSPACE®, Speedgoat, OPAL-RT et d'autres systèmes temps réel. Effectuez la mise en service virtuelle de votre système en élaborant des tests à l'aide d'un jumeau numérique.

Modèle de moteur synchrone à aimants permanents à refroidissement liquide, dont la modélisation énergétique rend le modèle adapté à une simulation HIL.

Accélérer l’optimisation

Convertissez votre modèle Simscape Fluids en code C pour accélérer les simulations. Exécutez des tests en parallèle en déployant des simulations sur plusieurs cœurs d'une même machine, sur plusieurs machines, sur un cluster ou dans le cloud.

Modèle d'un vérin hydraulique avec amortisseurs personnalisés de chaque côté du cylindre.

Collaborer avec d'autres équipes

Ajustez et simulez des modèles qui comprennent des composants et fonctionnalités avancés provenant de l'ensemble de la famille de produits Simscape sans avoir à acheter une licence pour chaque produit complémentaire Simscape. Partagez des modèles protégés avec des équipes externes pour éviter d’exposer votre propriété intellectuelle.

Modèle d'une pompe d'injection de moteur diesel.

La plateforme Simscape

Exécutez vos tests dans un seul et unique environnement de simulation pour identifier les problèmes d'intégration.

Modéliser votre système tout entier

Testez l'intégration de systèmes électriques, magnétiques, thermiques, mécaniques, hydrauliques, pneumatiques et autres dans un même environnement. Identifiez de manière précoce les problèmes d'intégration et optimisez les performances au niveau système.

Personnaliser les modèles selon vos besoins

Utilisez le langage Simscape basé sur MATLAB afin de construire des composants personnalisés au juste niveau de détails pour l'analyse que vous souhaitez réaliser. Devenez plus efficace, créez des assemblages réutilisables avec des interfaces modulaires.

Modèle d'une turbine à gaz basé sur le cycle de Brayton.

Fédérer les équipes de R&D

Favorisez la collaboration entre vos équipes software et hardware en disposant d'une spécification exécutable du système entier dès le début de votre projet. Utilisez la simulation pour explorer le champ des possibles.

Modèle du système de conditionnement de l’environnement intérieur d’une cabine d’avion : régulation de la pression, de la température, de l'humidité et de l'ozone.

MATLAB et Simulink

Optimisez plus rapidement les designs en automatisant les actions portant sur le modèle de l'ensemble du système.

Automatiser toutes les tâches avec MATLAB

Utilisez MATLAB pour automatiser n'importe quelle tâche : l'assemblage de modèles, le paramétrage, les tests, l'acquisition de données et le post-traitement. Créez des applications pour les tâches courantes afin d'augmenter l'efficacité de l'ensemble de votre équipe.

Tracé des oscillations de pression à l'intérieur d'un long tuyau dans lequel les effets dynamiques de compressibilité et d'inertie sont modélisés.

Optimiser les systèmes

Utilisez Simulink pour intégrer les algorithmes de contrôle, la modélisation physique et le traitement du signal dans un même environnement. Appliquez des algorithmes d'optimisation pour rechercher la meilleure architecture pour votre système.

Modèle de circuit de ventilation d'un bâtiment.

Développer plus vite

Réduisez le nombre d'itérations nécessaires lors de la conception à l'aide d'outils de vérification et de validation pour garantir que les exigences sont satisfaites et cohérentes. Assurez-vous que les exigences au niveau du système sont respectées en les vérifiant tout au long du cycle de développement.

Modèle d'un respirateur artificiel.

Nouveautés

Bibliothèque de liquides isothermes

Modélisez des systèmes de fluides à l'aide d'équations massiques à une température constante

Préconfiguration du bloc Thermal Liquid Properties (TL)

Modélisez des réseaux de liquides thermiques avec de l'huile moteur 5W-30 SAE

Bloc Condenser Evaporator (2P-MA)

Modélisez l'échange de chaleur entre les réseaux de fluide diphasique et d'air humide

Variantes E-NTU des blocs Gas Heat Exchanger

Modélisez l'échange de chaleur dans des réseaux de gaz à l'aide de la méthode Effectiveness-NTU

Dynamique thermique de paroi dans les blocs Heat Exchanger

Capturez des transitoires thermiques dus à la masse thermique de la paroi de l’échangeur de chaleur

Bloc 3-Zone Pipe (2P)

Modélisez des tuyaux contenant du liquide, de la vapeur et des mélanges liquide-vapeur

Consultez les notes de version pour en savoir plus sur ces fonctionnalités et les fonctions correspondantes.